Сущность и особенности электрогидравлического эффекта

Л. А. Юткин

Ю92 Электрогидравлический эффект и его применение в про­мышленности. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.— 253 с., ил.

В пер,: 1 р, 20 к.

В книге крупного изобретателя, ученого, лауреата Государственной премии УССР, основателя нового направления в науке и технике — электрогидравлики в доступной форме изложены физические основы электрогидравлического эффек­та. Рассмотрены схемы н оборудование электрогидравлических установок. При­ведены методы управления разрядом и повышения КПД эффекта, принципиально новые конструкции установок и устройств для обработки машиностроительных изделий. Описаны электрогидравлические устройства, используемые для горного, химического, сельскохозяйственного и транспортного машиностроения.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и эксплуатацией электрогидравлического оборудования, ,

ББК 34.57 6П4.4

КБ-20-9-1985

Ю

Издательство «Машиностроение», 1986 г.

2704050000-922 038(01)-86

При создании внутри объема жидкости специально сформи­рованного импульсного высоковольтного электрического разряда в зоне последнего развиваются сверхвысокие давления, которые можно широко использовать в практических целях,— так, впервые в 1950 г. Л. А. Юткиным был сформулирован предложенный им новый способ трансформации электрической энергии в механи­ческую, названный автором электрогидравлическим эффек­том (ЭГЭ).

Электрогидравлический эффект с первых дней его открытия был и остается постоянным источником рождения множества прогрессивных технологических процессов, которые сейчас уже широко применяются во всем мире. Этим обусловливаются его непреходящее значение и все возрастающий интерес, проявляемый к нему в самых различных отраслях науки, техники и народного хозяйства.

Последние 30 лет жизни Л. А. Юткин активно и плодотворно работал в области электрогидравлики. За этот период им были разработаны теоретические основы явления, определены методы управления процессом, значительно расширяющие возможности и обеспечивающие высокий КПД электрогидравлической обработ­ки материалов, было предложено более 200 способов и устройств практического применения ЭГЭ, получено 140 авторских свиде­тельств на изобретения, издано 50 публикаций по электрогидрав­лике. Под его руководством были разработаны принципиальные конструкции промышленных установок различного назначения, проведены поисковые работы, подготовлены к внедрению и частич­но внедрены устройства и технологические процессы, позволяю­щие эффективно использовать электрогидравлический эффект во многих областях народного хозяйства.

Президиум Академии наук УССР в июне 1982 г., определяя значение научной деятельности Л. А. Юткина, отметил, что изобретение им способа получения высоких и сверхвысоких давлений (а. с. 105011, СССР) легло в основу нового промыш­ленного способа трансформации электрической энергии в механи­ческую, нового электрогидравлического способа обработки материалов и практического использования ЭГЭ (а. с. 121053,

СССР). Л. А. Юткин являлся ведущим специалистом в разработ­ке теории ЭГЭ. Посмертно Л. А. Юткин был удостоен звания лауреата Государственной премии УССР за 1981 год,

В книге отражены основные результаты научной, изобрета­тельской и инженерной деятельности Л. А. Юткина. Большинство материалов публикуется впервые. Книга подготовлена к изда­нию основным соавтором и правопреемником Л. И. Гольцовой.

Ограниченный объем книги не позволил достаточно полно изложить все основные разработки автора.

Сегодня, по данным ГКНТ СССР, внедрение различных элек­трогидравлических машин и технологических процессов приносит нашей стране ежегодно десятки миллионов рублей экономии. Однако широкое практическое освоение электрогидравлики еще только начинается. Опубликование книги, несомненно, будет спо­собствовать ускорению внедрения электрогидравлического эффек­та во все отрасли народного хозяйства.

Все отзывы и пожелания просьба направлять по адресу: 191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10, ЛО изд-ва «Машино­строение».

Введение

Впервые заинтересовавшись искровыми электрическими разря­дами в воде в 1933 году, автор в дальнейшем целиком посвятил себя решению проблемы получения с помощью электрического разряда эффективного гидравлического удара. В конце 1930-х го­дов автором, был в основном сформулирован и кардинальный для всей электрогидравлики принцип получения так называемых сверхдлинных разрядов. В 1948 г. появилась возможность осно­вательно заняться изучением проблемы, а это привело к патенто­ванию первого и основополагающего изобретения в области элек­трогидравлики — «Способа получения высоких и сверхвысоких давлений», т. е. способа получения электрогидравлического эф­фекта [14].

Но электрогидравлика не родилась из ничего и имеет своих предшественников. Опыты с искровыми разрядами в жидкости проводились учеными еще в XVIII веке. Так, в 1766 г. американ­ский естествоиспытатель Т. Лейн в своем письме, адресованном Б. Франклину, содержавшем описание устройства и работы изобретенного им электрометра, в качестве доказательства того, что его прибор действительно измеряет количество, а не какие-то особые качества электричества, писал, что нм ставились разнооб­разные опыты с разрядами, содержащими различные количества электричества, причем разряды эти осуществлялись им не только в воздухе, но и в воде и других жидкостях [11].

Из описания опытов и работы прибора, изобретенного Лейном, можно понять, что в его опытах действительно возникали искровые разряды в воде длиной в несколько миллиметров с достаточно крутым фронтом и высоким поэтому механическим КПД. Опыты Лейна поражают своей простотой и'свежестью мысли. Однако подлинный смысл и огромное значение наблюдаемых в опытах явлений остались совершенно незамеченными и непонятыми ни самим Т, Лейном, ни Б.'Франклином, ни Д. Пристли, повто­рившим опыты Лейна в 1769 г. [12], ни многими другими учеными, знавшими об их работах. Не случайно поэтому об опытах Т. Лейна и Д. Пристли впервые вспомнили лишь 200 лет спустя — после опубликования наших первых работ, когда вся электрогидравли­ка как наука практически уже сформировалась.

В литературе по электрогидравлике иногда упоминают и другие работы, заслуживающие самой высокой оценки, но не имеющие прямого отношения к электрогидравлике. Одной из таких работ была статья Г. И. Покровского и В. А. Ямпольского «Электрогидро­динамическая аналогия кумуляции» [2]. Однако уже само назва­ние «е говорит о полном несходстве с содержанием и смыслом работ автора. В книге Г. И. Покровского, изданной в 1962 г. [1], подчеркивается наш приоритет на открытие электрогидрав­лического эффекта. Упоминалось также и изобретение И. В. Фе­дорова «Способ и приспособление для дезинфекции и стерилиза­ции с помощью токов высокой частоты» [13]. Однако в этой работе отсутствуют те основные отличительные признаки, которые лежат в основе осуществления электрогидравлического эффек­та — укорочение фронта и длительности электрического импульса. В схеме И. В. Федорова нет формирующего искрового промежут­ка — обострителя импульса, который позволяет перейти к напря­жениям, гораздо большим пробивных для рабочего промежутка, и поэтому устройство, изобретенное И. В. Федоровым, фактиче­ски является искровым источником звука и не может быть источником получения электрогидравлического эффекта.

Работы предшественников электрогидравлики завершились в 1948 г. опубликованием статьи Ф.'Фрюнгеля «К механическому КПД искры в жидкостях» [10]. Не сделав ни одного практического вывода и определив найденный им механический КПД разряда ^в 1 %, Ф- Фрюнгель затем надолго отошел от изучения подобных разрядов, снова занявшись ими уже только после опубликования работ автора.

Причин, по которым многие исследователи прошли мимо огром­ных практических возможностей нового физического явления, очень много. В основе их общей неудачи, очевидно, лежит отсут­ствие изобретательского, практического взгляда на изучаемые "явления, а также и отсутствие общественной потребности в использовании сверхвысоких гидравлических давлений.

Отдавая дань уважения исследованиям наших предшественни­ков, нельзя не признать, что 'от Лейна и до Фрюнгеля науке было известно только явление электрического разряда в жидкости как таковое, без каких-либо указаний на то, что миллиметровый разряд в жидкости является прообразом нового промышленного способа трансформации электрической энергии в механическую и может быть широко использован в самых различных областях науки и техники.

Дальнейшие работы автора позволили расширить и углубить теоретические представления о природе электрогидравлического эффекта, определить ряд методов и приемов, обеспечивающих высокий КПД работающих на этом принципе машин и механизмов, предложить более двухсот способов и устройств применения электрогидравлического эффекта, многие из которых уже внедре­ны на практике.

По опубликованным данным, сотни установок для электро­гидравлической обработки металлов самого различного назначе­ния уже работают за рубежом, где наибольшее развитие получила электрогидравлическая штамповка. В СССР наиболее широко используются установки для электрогидравлической очистки литья. Десятки серийно выпускаемых на опытном заводе ПКБ электро­гидравлики АН УССР (г. Николаев) и на заводе Амурлитмаш (г. Комсомольск-на-Амуре) электрогидравлических установок для очистки литья ежегодно вступают в строй действующих. Ряд таких установок поставляются на экспорт. Проданы лицензии на изготовление и поставку электрогидравлических установок в Швецию, Испанию, Венгрию, Японию. В различных отрас­лях промышленности СССР работает также более 140 электро­гидравлических прессов, десятки электрогидравлических уста­новок для развальцовки трубок теплообменных аппаратов, электрогидравлические дробилки различных модификаций, элек­трогидравлические установки для разрушения негабаритов и др.

По данным ГКНТ СССР, только за период с 1971 по 1975 гг. фактический экономический эффект от применения электрогидрав­лического эффекта в народном хозяйстве СССР составил 23 млн. руб. Внедрение различных электрогидравлических техно­логий и оборудования имеет самые широкие перспективы и в будущем.

Глава 1

Сущность и особенности электрогидравлического эффекта